Die Kennlinie der Z-Diode

Prinzip

Z-Dioden sind Silizium-Dioden mit hoher Dotierung des p- und n-Gebiets. Sie verhalten sich in Durchlassrichtung wie gewöhnliche Si-Dioden. Beim Anlegen einer Spannung in Sperrrichtung entsteht in der sehr schmalen Grenzschicht eine hohe elektrische Feldstärke. Bei Überschreitung einer von der gewählten Dotierung abhängigen Spannung, der Durchbruchspannung, werden unter Einfluss des elektrischen Feldes Ladungsträgerpaare frei, die eine starke Zunahme der Stromstärke zur Folge haben. Dadurch verringert sich der Diodenwiderstand. Wird die äußere Spannung weiter erhöht, so steigt der Diodenstrom stark an und erzeugt am Vorwiderstand einen wachsenden Spannungsabfall, während die Spannung an der Diode nur sehr wenig ansteigt. Durch Vorschaltung eines geeignet dimensionierten Vorwiderstandes muss gesichert sein, dass das Produkt aus der Durchbruchspannung und der Diodenstromstärke, die Verlustleistung, den Nennwert des Diodentyps nicht überschreitet, da sonst irreversible Veränderungen und Schäden in der Grenzschicht entstehen können.

Die Tatsache, dass sich die Diodenspannung im Durchbruchgebiet nur noch wenig ändert, wenn die äußere Spannung schwankt, kann zur Erzeugung konstanter Bezugsspannungen und zur Spannungsstabilisierung verwendet werden. Der Diodentyp muss nach der gewünschten Spannung ausgewählt werden.

Vorteile

• Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau
• Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine
• Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte
• Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Aufgaben

Wodurch unterscheidet sich eine Z-Diode von einer gewöhnlichen Gleichrichterdiode?

Untersuche den Zusammenhang von Stromstärke und Spannung an einer Z-Diode in Durchlass- und in Sperrrichtung.